12. Мутагенез

В естественных условиях частота возникновения мутаций сравнительно невелика. Поэтому в селекции используют индуцированный (искусственно вызванный) мутагенез — воздействие на организм в условиях эксперимента каким-либо мутагенным фактором для возникновения мутации. Делают это с целью изучения влияния фактора на живой организм или получения нового признака. Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер сам отбирает организмы с новыми полезными свойствами.

При создании устойчивых к вредным организмам форм растений все чаще приходится прибегать к методам мутационной селекции, основанной на индуцированных (искусственных) мутациях.Одним из важных условий преодоления нескрещиваемости при отдаленной гибридизации является разный уровень пло идности исходных форм. Этот барьер часто снимается путем выравнивания уровня плоидности у подобранных пар с помощью мутагенных факторов. Кроме этого, с помощью мутагенов получают мутации с различными, вновь появляющимися полезными признаками, в том числе с новыми генами устойчивости растений к вредным организмам.

Известны три группы мутагенов, или агентов, вызывающих индуцированные генные и хромосомные мутации: температура, различные виды излучений и химические соединения. В селекции растений на иммунитет к вредным организмам наиболее широко используются радиационные и химические мутагены, Воздействие на растения мутагенами приводит к появлению большого количества мутаций. При этом наряду с летальными появляются мутации с полезными для селекции признаками. Различают микро — и макромутации. Полезные микромутации представляют собой улучшенные по одному интересующему селекционера или по нескольким признакам варианты исходных форм растений. Макромутациями называют растения с более резко измененными признаками, т. е. по существу это абсолютно новые формы растений.

Факторы искусственного мутагенеза — радиация и химические мутагены — обладают достоинствами и недостатками. Преимуществом химических мутагенов является специфика их действия. Однако, когда нужно вызвать широкую изменчивость полигенов, они уступают в этом радиации.

13. Понятие полиплоидии, типы полиплоидов. Практическое использование полиплоидов. Методика получения и выделения полиплоидов. Анеуплоидия и гаплоидия.

ПОЛИПЛОИДИЯ (от греч. polyploos - многократный и eidos - вид) - наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличении числа наборов хромосом в клетках организма. Широко распространена у растений (большинство культурных растений - полиплоиды), среди раздельнополых животных встречается редко. Полиплоидия может быть вызвана искусственно (напр., алкалоидом колхицином). У многих полиплоидных форм растений более крупные размеры, повышенное содержание ряда веществ, отличные от исходных форм сроки цветения и плодоношения. На основе полиплоидии созданы высокоурожайные сорта сельскохозяйственных растений (напр., сахарной свеклы).

Полиплоиды делятся на три основных типа.

I. Автополиплоиды — организмы, получающиеся в результате кратного увеличения одного и того же набора хромосом.

II. Аллополиплоиды — организмы, образующиеся в результате объединения различных наборов хромосом.

III. Анеуплоиды — несбалансированные полиплоиды, имеющие увеличенное или уменьшенное, но некратное гаплоидному число хромосом. Они возникают в результате потерн отдельных хромосом или нерасхождения одной или двух хромосом в анафазе мейоза.

Практическое использование полиплоидов.

В селекции растений широко применяется экспериментальная полиплоидия, так как полиплоиды отличаются быстрым ростом, крупным размерами и высокой урожайностью. В сельскохозяйственной практике широко используются триплоидная сахарная свекла, четырехплоидные клевер, рожь и твердая пшеница, а также шестиплоидная мягкая пшеница, Получают искусственные полиплоиды при помощи химических веществ, которые разрушают веретено деления, в результате чего удвоившиеся хромосомы не могут разойтись, оставаясь в одном ядре. Одно из таких веществ – колхицин. Применение колхицина для получения искусственных полиплоидов является одним из примеров искусственного мутагенеза, применяемого при селекции растений.

Анеуплоидия и гаплоидия. 

Анеуплоиди́я— изменение кариотипа, при котором число хромосом в клетках не кратно гаплоидному набору. Отсутствие в хромосомном наборе диплоидного организма одной хромосомы называется моносомией; отсутствие двух гомологичных хромосом — нуллисомией; наличие дополнительной хромосомы называется трисомией. Анеуплоидия возникает в результате нарушения сегрегации хромосом в митозе или мейозе.

Гаплоидия — это явление уменьшения числа хромосом, когда в соматической клетке присутствует только гаплоидный набор хромосом. Гаплоидом называют организм, имеющий в соматических клетках гаплоидный набор хромосом.

Естественная гаплоидия встречается в жизненном цикле пчел (трутень), спорообразующих грибов и одноклеточных водорослей.

У высших растений гаплоид впервые был обнаружен у дурмана в 1921 г., затем гаплоиды были найдены у пшеницы, кукурузы. В настоящее время гаплоидия известна у 71 вида.

Фенотип гаплоидов имеет следующие особенности:

1. Проявляются рецессивные гены, так как их не прикрывают доминантные аллели.

2. По внешнему виду, как правило, онисходны с соответствующими диплоидными организмами, но мельче их. Исключение – трутень.

3. Клетки имеют меньший размер, что может объясняться уменьшением дозы генов.

4. Гаплоиды почти бесплодны, так как у них в мейозе не образуются полноценные гаметы: хромосомы не имеют гомологов, в силу чего они не конъюгируют и расходятся случайно, образуя несбалансированные гаметы. В редких случаях весь набор хромосом отходит к одному полюсу. Из этих клеток образуются гаметы с нередуцированным гаплоидным числом хромосом. При встрече таких гамет образуется диплоид, гомозиготный по всем генам.